御藍教育/段考卷/高一

段考詳解範圍:數與式、指數與對數(實數與循環小數、根式與乘法公式、絕對值、算幾不等式、指數、常用對數)

臺東高中 114 上
高一第一次段考
數學試題、答案與詳解

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01 · 試題

原卷 21 題,照原卷順序

填充題 16 格(依答對格數給分,滿分 75 分)、多選題 3 題(15 分)、計算題 2 題(10 分)

一、填充題(配分如表) 答對格數 1~16 格依序得 10、18、24、30、35、40、45、50、54、58、62、65、68、71、73、75 分。(本頁第 15、16 題依序為原卷填充第 15 題的 (1)、(2))
1
將小數化為最簡分數 2.37= ____。
2
化簡 54​−24​+2150​= ____。
3
求 (22​×32​)22​= ____。
4
求 log0.1+log1+log10= ____。
5
若對某數連續取 2 次常用對數後等於 2,則此數是 ____ 位數。
6
解不等式 ∣x−1∣<3,____。
7
將 137​ 化為小數後,小數點後第 90 位數字為 ____。
8
若 a−3=4,試問 a 的多少次方是 0.125? ____。
9
在 1​、2​、3​、⋯、999​ 這 999 個實數中共有 ____ 個無理數。
10
若 16x=27y=36z 且 x3​+y4​=zk​,求 k= ____。
11
若 16x=3​−2​,則 4x+4−x64x+64−x​= ____。
12
有一個最簡分數,其分母與分子之和為 20,若將此分數化為小數,並將第三位小數四捨五入得 0.54 一數,則此分數為 ____。
13
世界衛生組織規範男性標準體重的公式為:標準體重(kg)=(身高(cm)−80)×0.7。若已知標準體重增減 10% 為正常體重的範圍,已知一位身高為 180 的男性體重為 x 公斤,其正常體重的範圍恰可表成 ∣x−a∣≤b,求數對 (a,b) 的值為 ____。
14
如下圖,在河邊欲用圍籬圍出四間全等的矩形牧場,靠河的一邊不須圍圍籬,若圍籬共長 120 公尺,則此四間牧場的最大面積為 ____ 平方公尺。
載入中...
原卷填充第 15 題(第 15~16 題) 本題分 (1)、(2) 兩格,各算一格。
15
(1) 化簡 (x+1)3+1x3−1​=bx+cx−a​,則 a+b+c= ____。
16
(2) 化簡 23+123−1​×33+133−1​×43+143−1​×53+153−1​×63+163−1​×73+173−1​×83+183−1​×93+193−1​×103+1103−1​= ____。
二、多選題(完全答對得 5 分,答錯一個選項得 3 分,答錯兩個選項得 1 分,答錯三個或三個以上選項不給分,共 15 分)(本頁第 17~19 題依序為原卷多選第 1~3 題)
17
下列哪些有理數可以化為有限小數?
  1. (A) 497​
  2. (B) 617​
  3. (C) 5635​
  4. (D) 220143​
  5. (E) 49154​
18
設 a 是不為 0 的實數,m、n 為正整數,則下列哪些選項是正確的?
  1. (A) a0=1
  2. (B) a−n=an1​
  3. (C) am×an=am+n
  4. (D) an1​=na​
  5. (E) (am)n=amn
19
設 a21​−a−21​=23​,則下列哪些選項是正確的?
  1. (A) a+a−1=14
  2. (B) a21​+a−21​=±4
  3. (C) a23​+a−23​=±52
  4. (D) a=7±43​
  5. (E) a21​=2+3​
三、計算題(每題 5 分,共 10 分)(需列出計算過程)(本頁第 20~21 題依序為原卷計算第 1~2 題)
20
已知 1≤n≤100,n 是正整數,則有 ____ 個 n 滿足 9+2n−72n​​ 為整數。
21
烏薩奇、吉伊、小八三位住在同一條數線上,其坐標為吉伊 (−2)、小八 (4)、烏薩奇 (n),烏薩奇在選擇住家的位置時,希望住在到小八家距離的 2 倍加上到吉伊家的距離不超過 15 的位置,求烏薩奇選擇住家的位置為何?(求 n 的範圍)
02 · 答案

答案一覽,先對再看詳解

第 1 題99235​(即 29937​)
第 2 題116​
第 3 題1296
第 4 題0
第 5 題101
第 6 題−2<x<4
第 7 題1
第 8 題29​
第 9 題968
第 10 題6
第 11 題23​−1
第 12 題137​
第 13 題(70, 7)
第 14 題720
第 15 題4
第 16 題5537​
第 17 題(A)(C)(D)
第 18 題(A)(B)(C)(E)
第 19 題(A)(E)
第 20 題7 個(n=2, 8, 18, 32, 50, 72, 98)
第 21 題−3≤n≤7
03 · 勾錯題號

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04 · 逐題詳解

每一題,錯在哪一步

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01填充 1~6:循環小數、根式、指數律、常用對數、絕對值不等式

第 1 題設 t=0.37,則 100t=37.37,相減得 99t=37,t=9937​。所以 2.37=2+9937​=99198+37​=99235​。235=5×47、99=32×11,沒有共同的質因數,已經是最簡分數。
原卷參考答案寫成帶分數 29937​,和 99235​ 是同一個數。
第 2 題把每個根號裡的平方數提出來:54​=9×6​=36​,24​=4×6​=26​,150​=25×6​=56​。原式 =36​−26​+2×56​=116​。
第 3 題括號內兩數的指數相同,先合併底數:22​×32​=(2×3)2​=62​。再用 (ar)s=ars:(62​)22​=62​×22​=64=1296。
指數相乘時 2​×22​=2×2=4,無理數指數剛好消掉。
第 4 題0.1=10−1,所以 log0.1=−1;1=100,所以 log1=0;10=101,所以 log10=1。相加得 −1+0+1=0。
第 5 題設此數為 N,條件是 log(logN)=2。由外往內拆:logN=102=100,所以 N=10100。10100 是 1 後面接 100 個 0,共 101 位數。
10n 是 n+1 位數(例如 102=100 是 3 位數),不是 n 位數。
第 6 題∣x−1∣<3 表示 x 到 1 的距離小於 3,也就是 −3<x−1<3。三邊同加 1,得 −2<x<4。
log 的題目先把真數寫成 10 的次方;∣x−c∣<r 就是「以 c 為中心、往左右各走不到 r」。

02填充 7~10:循環節、分數指數、無理數的個數、連等的指數式

第 7 題直式除法得 137​=0.538461538461⋯=0.538461,循環節是 538461 六個數字。90=6×15,剛好走完 15 個循環節,所以第 90 位是循環節的最後一個數字 1。
餘數整除時對應的是循環節的最後一位,不是第一位。
第 8 題a−3=4 即 a3=41​=2−2,所以 a=2−32​。又 0.125=81​=2−3。設 ak=0.125,則 2−32​k=2−3,比較指數得 32​k=3,k=29​。驗算:a29​=(a3)23​=(41​)23​=(21​)3=81​。
第 9 題k​(k 為正整數)是有理數的情形只有 k 為完全平方數。312=961≤999,322=1024>999,所以 1 到 999 之間的完全平方數是 12,22,⋯,312,共 31 個。無理數有 999−31=968 個。
第 10 題設 16x=27y=36z=t。式子裡 x、y、z 在分母,都不是 0,所以 t>0 且 t=1。由 16x=t 得 24=tx1​,兩邊取 3 次方:212=tx3​。由 27y=t 得 33=ty1​,兩邊取 4 次方:312=ty4​。兩式相乘:612=tx3​+y4​。另一方面 36z=t 得 62=tz1​,兩邊取 6 次方:612=tz6​。所以 tx3​+y4​=tz6​,因為 t=1,指數相等:x3​+y4​=z6​,k=6。
係數 3 和 4 是配好的:16=24 要取 3 次方、27=33 要取 4 次方,兩邊才都變成 12 次方,可以合併成 612。
連等的指數式先設成同一個數 t,把每個底數都寫成 t 的次方,再用底數之間的乘法關係(這裡是 2×3=6)把指數串起來。

03填充 11~14:指數式求值、四捨五入、絕對值的應用、算幾不等式

第 11 題設 t=4x,則 64x=t3、16x=t2。用立方和公式:t3+t−3=(t+t−1)(t2−1+t−2),所以原式 =t2−1+t−2=16x−1+16−x。16−x=3​−2​1​=3−23​+2​​=3​+2​。代入得 (3​−2​)−1+(3​+2​)=23​−1。
不用解出 x:分子分母都看成 4x 的式子,約分之後只剩 16x 和它的倒數。
第 12 題設分子為 p,分母為 20−p。四捨五入到小數第二位得 0.54,表示 0.535≤20−pp​<0.545。左半:p≥0.535(20−p),1.535p≥10.7,p≥6.97⋯;右半:p<0.545(20−p),1.545p<10.9,p<7.05⋯。p 是正整數,只有 p=7,分數是 137​。驗算:137​=0.538⋯,四捨五入得 0.54;7 和 13 互質,是最簡分數。
第 13 題身高 180 的標準體重是 (180−80)×0.7=70 公斤。增減 10% 是 70×0.1=7 公斤,所以正常體重的範圍是 70−7≤x≤70+7,即 63≤x≤77。中心是 70、往兩邊各 7,寫成 ∣x−70∣≤7,所以 (a,b)=(70,7)。
第 14 題設每一道垂直河岸的圍籬長 x 公尺,平行河岸的那一道長 y 公尺(x>0,y>0)。四間牧場並排,垂直河岸的圍籬有 5 道,所以 5x+y=120,四間牧場合起來的面積是 xy。由算幾不等式 25x+y​≥5x⋅y​,即 60≥5xy​,兩邊平方得 3600≥5xy,xy≤720。等號在 5x=y=60,也就是 x=12、y=60 時成立,所以最大面積是 720 平方公尺。
四間並排時隔間有 3 道,加上兩側共 5 道垂直的圍籬,不是 4 道。也可以用配方法檢查:xy=x(120−5x)=−5(x−12)2+720,最大值同樣是 720。
用算幾不等式求乘積的最大值時,要把「和為定值」的那兩項(這裡是 5x 和 y)當成兩個數,等號成立時兩項相等。

04填充 15:立方和、立方差公式與連乘相消

第 15 題(1) 分子用立方差公式:x3−1=(x−1)(x2+x+1)。分母用立方和公式:(x+1)3+1=[(x+1)+1][(x+1)2−(x+1)+1]=(x+2)(x2+x+1)。x2+x+1 恆為正,可以約掉,得 x+2x−1​。對照 bx+cx−a​:a=1、b=1、c=2,a+b+c=4。
第 16 題(2) 把 (1) 的結果寫成 (k+1)3+1k3−1​=k+2k−1​,它配的是「第 k 項的分子」和「第 k+1 項的分母」。所以把九個分母各往前挪一項重新配對:原式 =23+1103−1​×33+123−1​×43+133−1​×⋯×103+193−1​。第一個分數是 9999​=111;後面八個分數依序是 k=2,3,⋯,9 的 k+2k−1​,乘起來是 4×5×6×7×8×9×10×111×2×3×4×5×6×7×8​=9×10×111×2×3​=9906​=1651​。所以原式 =165111​=5537​。
(1) 的分母是 (x+1)3+1 而不是 x3+1,這就是提示:分子要和「下一項」的分母配對,配剩的是最後一項的分子 103−1 和第一項的分母 23+1。

05多選 1~3(第 17~19 題):有限小數、指數律、分數指數的對稱式

第 17 題答案 (A)(C)(D)。先約成最簡分數,分母的質因數只有 2 或 5 時才能化成有限小數。(A) 497​,分母 22,可以(24.25)。(B) 617​,分母含 3,不行。(C) 5635​=85​,分母 23,可以(0.625)。(D) 220143​=11×2011×13​=2013​,分母 22×5,可以(0.65)。(E) 49154​=722​,分母含 7,不行。
要先約分再看分母:(C) 的 56 含 7、(D) 的 220 含 11,約分之後都消掉了。
第 18 題答案 (A)(B)(C)(E)。(A)(B) 是 a=0 時零指數與負整數指數的定義,正確。(C)(E) 是整數指數的指數律,a 為任何不為 0 的實數都成立,正確。(D) 分數指數 an1​ 只對 a>0 定義;題目的 a 可以是負數,例如 a=−4、n=2 時 −4​ 不是實數,所以 (D) 不是對所有題設的 a 都成立,不選。
整數指數的底數只要不是 0;分數指數的底數必須是正數。本題差別就在 (D)。
第 19 題答案 (A)(E)。設 t=a21​,則 t>0,條件是 t−t1​=23​。(A) 對:兩邊平方,t2−2+t21​=12,所以 a+a−1=14。(B) 錯:(t+t1​)2=a+2+a−1=16,而 t>0 使 t+t1​>0,只能是 4,不會是 −4。(C) 錯:t3+t31​=(t+t1​)3−3(t+t1​)=64−12=52,只有正的。(E) 對:把 t+t1​=4 和 t−t1​=23​ 相加,2t=4+23​,t=2+3​。(D) 錯:a=t2=(2+3​)2=7+43​,只有這一個值;若 a=7−43​,則 a21​=2−3​、a−21​=2+3​,相減是 −23​,不合條件。
(B)(C)(D) 都是把「±」多寫了一個。a21​ 一定是正數,所以和一定是正的;已知的差是正的,又排除了 a=7−43​。

06計算 1~2(第 20~21 題):雙重根號、含兩個絕對值的不等式

第 20 題72n​=218n​,所以根號內是 9+2n−29×2n​。兩數 9 和 2n 的和是 9+2n、積是 18n,因此 9+2n−218n​=(3−2n​)2,原式 =​3−2n​​。3 是整數,所以原式為整數等於 2n​ 為整數,即 2n 是完全平方數。2n 是偶數,設 2n=(2k)2(k 為正整數),得 n=2k2。1≤2k2≤100 即 k2≤50,k=1,2,⋯,7,對應 n=2,8,18,32,50,72,98,共 7 個。這時原式的值依序是 1,1,3,5,7,9,11。
原卷題幹印作「已1≤n≤100知,n是正整數」,字序錯置,應為「已知 1≤n≤100,n 是正整數」。另外 2n​ 可能比 3 大,開根號要寫成絕對值 ​3−2n​​。
第 21 題烏薩奇到小八家的距離是 ∣n−4∣,到吉伊家的距離是 ∣n+2∣,條件是 2∣n−4∣+∣n+2∣≤15。依 −2 和 4 把數線分三段。① n<−2:2(4−n)−(n+2)≤15,6−3n≤15,n≥−3,得 −3≤n<−2。② −2≤n≤4:2(4−n)+(n+2)≤15,10−n≤15,n≥−5,這一段全部成立,得 −2≤n≤4。③ n>4:2(n−4)+(n+2)≤15,3n−6≤15,n≤7,得 4<n≤7。三段合起來:−3≤n≤7。
驗算兩個端點:n=−3 時 2×7+1=15;n=7 時 2×3+9=15,都剛好等於 15。「不超過」含等號,所以端點要算進去。
含兩個絕對值的不等式,以絕對值裡面等於 0 的點為界分段,每一段去掉絕對值後解出來,還要和該段的範圍取交集,最後再合併。

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填充第 10 題要把三個連等的指數式設成同一個數,再把底數湊成 6 的 12 次方;填充第 15 題第 (2) 格要用第 (1) 格的結果把分子和下一項的分母配對相消;多選第 3 題(本頁第 19 題)三個帶正負號的選項都要用二分之一次方一定是正數來排除;計算第 1 題(本頁第 20 題)要先把雙重根號化成絕對值,再數 2n 是完全平方數的個數。詳解逐題寫在本頁。

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